用於車輛的ac發電機的製作方法

2023-05-27 20:46:21

專利名稱：用於車輛的ac發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛的AC發電機，特別涉及以改善位於其中的整流器的冷卻性能為目標的AC發電機。
背景技術：
目前，用於車輛的AC發電機要求大功率輸出，引發了一個關鍵問題改善位於其中的整流器的冷卻能力，因大電流流通整流器產生大量的熱。考慮提高風扇的能力以冷卻整流器，但是，這增加了風扇的噪音。因此，為了確保車廂不受噪音影響，提高風扇的冷卻能力並不總是適合。
JP-2001-037142-A和美國專利6,184,602以及5,949,166(日本專利3438577)公開了具有開口的AC發電機，所述開口用於引導外部空氣作為冷風流過後機架和保護蓋之間的空氣通道，吹到支架肋片以冷卻整流器，所述支架肋片使整流器位於其上。
但是，根據上面公開的知識，空氣通道形成於支架肋片的後側，因此整流器不直接傾向於冷風，不能被充分冷卻。此外，後機架和支架肋片之間形成空氣通道的間隙很狹窄，因而可能造成腐蝕的泥漿水會停留在其中。

發明內容
本發明成功解決了上述問題，它的目的是提供一種用於車輛的AC發電機，所述發電機具有高的冷卻整流器裝置的能力，而不需要提高冷卻風扇的能力，並能有效地排出侵入到保護蓋內部的泥漿水。
為了實現上述目的，本發明的用於車輛的AC發電機具有轉子、帶斜面的機架、冷卻風扇、保護蓋和整流器。
轉子因轉矩旋轉，例如轉矩由發動機產生並傳輸到轉子。機架旋轉地支撐轉子。冷卻風扇被安裝到轉子上，通過與轉子整體旋轉以吸入冷風。保護蓋布置在機架外，因而，機架和保護蓋中間形成了間隙，用於吸入冷風。
整流器布置在機架和保護蓋之間，其具有第一端面和第二端面。第一端面面對著機架，第二端面背對著機架。機架的斜面面對整流器。斜面和整流器第一端面之間的距離沿著機架的徑向朝著外側增加。


從對構成本申請一部分的下列詳細描述、附加的權利要求書和附圖的研究，將意識到本發明的其它特點和優勢，和相關部件的操作方法及功能。附圖中圖1是根據本發明第一實施例的用於車輛的AC發電機的剖視圖；圖2是根據第一實施例的整流器和它的周圍區域的剖視圖；圖3是根據第二實施例的用於車輛的AC發電機的剖視圖；圖4是根據第三實施例的用於車輛的AC發電機的剖視圖；圖5是根據第三實施例的熱輻射肋條的側視圖；圖6是顯示根據第三實施例的AC發電機效果的圖表；圖7是根據第四實施例的用於車輛的AC發電機的剖視圖；圖8是根據第四實施例的熱輻射肋條的側視圖；圖9是根據第五實施例的用於車輛的AC發電機的剖視圖；具體實施方式
(第一實施例)如圖1所示，根據第一實施例的用於車輛的Ac發電機1具有下面將描述的定子2、轉子3、電刷4、機架5，6、整流器7和保護蓋8。
定子2具有由機架5，6支撐的定子芯2a和纏繞在定子2上的電樞繞組2b。轉子3的旋轉感應出電樞繞組2b的AC電壓。例如，電樞繞組2b具有3組電樞線圈，所述線圈呈Y型連接或三角連接。
轉子3具有轉子軸3a，發動機(未顯示)產生的轉矩由皮帶輪9傳輸給所述轉子軸，和固定在轉子軸3a上的一對磁極鐵芯(磁極)3b，以及纏繞在磁極鐵芯3b上的勵磁繞組3c。皮帶輪9固定在轉子軸3a的一端部，通過皮帶(未顯示)與發動機的曲軸皮帶輪(未顯示)連接。
冷卻風扇10，11分別固定在磁極鐵芯3b的兩個軸向端面上，通過與轉子3整體旋轉從機架5，6的外部吸入冷風(外部空氣)。
電刷4與設置在轉子軸3a另一端側的集電環12滑動接觸，向勵磁繞組3c提供激勵電流。
機架5，6由前機架5和後機架6組成，所述前機架通過軸承13支撐轉子軸3a的一端側，所述後機架通過軸承14支撐轉子軸3a的另一端側。機架5，6支撐插入其間的定子芯2a，通過螺栓15彼此固定。前機架5具有用於吸入冷風的空氣吸入窗口5a和用於排出冷風的空氣排出窗口5b。類似地，前機架6具有用於吸入冷風的空氣吸入窗口6a和用於排出冷風的空氣排出窗口6b。
整流器7通過全波整流將電樞繞組2b內感應出的AC電壓轉變成DC電壓。整流器7包括以負電位固定在支架肋片7a上的負極側整流裝置(二極體)7b和以正電位固定在支架肋片7c上的正極側整流裝置(未顯示)。如圖1所示，整流器7布置在後機架6的軸向外側，通過旋緊螺栓16將其固定在後機架6上。
此處，負極側整流裝置7b與由鋁等製成的支架肋片7a壓力配合。整流裝置7b具有在其一端面與電樞繞組2b連接的引線7b1。背對引線7b1的整流裝置7b的另一端面(底面)7b2暴露在支架肋片7a的表面上。
支架肋片7a以這種方式布置整流裝置7b的底面7b2面對後機架6的外表面。在後機架6的外表面和支架肋片7a之間形成間隙，用以流通冷風。
保護蓋8由模製的樹脂等製成。保護蓋8罩著上述整流器7、電刷4、電壓調節器18等等，所述電壓調節器用於調節AC發電機1的輸出電壓到預定電壓，所述保護蓋8通過螺栓16與支架肋片7a一起固定在後機架6上。
開口8a形成於保護蓋8的徑向周邊緣部分，用於引導冷風進入後機架6和其自身之間的空間。此外，通風窗口8b形成於保護蓋8的軸向外壁，用於引導冷風。
後機架6在其面對整流器7的徑向周邊緣部分形成斜面6c，以便引導冷風通過開口8a進入負極側整流裝置7b。例如，如圖2所示，斜面6c按如下方式布置斜面6c與支架肋片7a之間的距離17從始端6c1到末端6c2逐漸增大，所述始端6c1是斜面6c沿徑向靠內的一端，所述末端6c2是斜面6c沿徑向靠外的一端。
設置斜面6c的坡度角以便沿斜面6c進入的冷風有效地吹到整流裝置7b的底面7b2。特別地，設置斜面6c的坡度角以便整流裝置7b布置在支架肋片7a與圖2中以虛線表示的斜面6c延長線的交點處的徑向外側(圖2下側)。
下面將描述第一實施例的作用和效果。
如圖1所示，當轉子3因來自發動機傳輸的轉矩而旋轉時，與轉子3整體旋轉的冷卻風扇10，11產生冷風A，B和C。由前冷卻風扇10產生的冷風A流經空氣吸入窗口5a進入前機架5的內部空間，通過空氣排出窗口5b被排出。
然而，由後冷卻風扇11產生的冷風B流經在保護蓋8上形成的通風窗口8b進入保護蓋8的內部空間，接著通過空氣吸入窗口6a進入後機架6的內部空間，通過後機架6的空氣排出窗口6b被排出。
由後冷卻風扇11產生的冷風C流經開口8a進入保護蓋8的內部空間，接著通過空氣吸入窗口6a進入後機架的內部空間，通過後機架6的空氣排出窗口6b被排出。
冷卻風扇10，11至少起離心風扇的作用。後冷卻風扇11的葉片比前冷卻風扇10的大。每個冷卻風扇10，11都有固定在磁極鐵芯3b的軸向端面上的環狀基座部分和設置成垂直於該基座部分的若干葉片。若干葉片排列成環狀列，在其徑向內側形成空氣吸入空間。冷卻風扇10，11從AC發電機1的兩端側沿其軸向方向吸入外部空氣，將空氣排出至AC發電機1的徑向外側。
後冷卻風扇11通過機架6的端面壁上形成的若干空氣吸入窗口6a吸入外部空氣。空氣吸入窗口6a大致呈扇形開口，排列在支撐位於機架6中心的軸承14的軸承箱周圍。因此，機架6和保護蓋8之間形成了用於流通冷風的通道。保護蓋8至少罩著機架6的空氣吸入窗口6a，布置並固定在機架6的軸向端面上。外部空氣通過設置在保護蓋8的軸向端面上的多個通風窗口8b被吸入。
此外，外部空氣也通過保護蓋8盤形壁面的周邊緣部分處的開口8a被吸入。開口8a開在近似圓柱形的AC發電機1的徑向外壁面上。
開口8a布置在機架6和保護蓋8的外周邊緣部分之間。開口8a是在保護蓋8上排列成與C形整流器7一致的C形狹縫，或是排列在保護蓋8的整個環形範圍內的狹縫。外部開口8a與整流裝置7b的排列一致地間隔布置。
近似板狀的整流器7布置在保護蓋8的內部。整流器7具有包括支架肋片7a和固定在支架肋片7a上的整流裝置7b的近似板狀部分。整流器7的板狀部分沿著垂直於AC發電機1的中軸線的假想平面延伸。整流器7的板狀部分具有沿著保護蓋8的外周邊緣部分延伸的近似C形的形狀。若干整流裝置7b沿圓周方向間隔排列在整流器7的板狀部分。整流器7的板狀部分位於機架6的直徑內部。
保護蓋8也位於機架6的內部。整流器7板狀部分的周邊緣與保護蓋8的周邊緣呈小間隙地布置，或者與保護蓋8的周邊緣接觸。因此，整流器7的板狀部分在AC發電機1的軸向方向劃分了位於保護蓋8內的空間。整流器7由機架6支撐，以便在整流器7的板狀部分與機架6的外表面之間形成間隙。
機架6與整流器7的板狀部分之間的間隙與開口8a和空氣吸入窗口6a相通。機架6與整流器7的板狀部分和開口8a之間的間隙形成沿著AC發電機1徑向方向延伸的空氣流通道。空氣流通道以如下方式稍微傾向徑向方向當沿著徑向從周邊緣向中心行進時，從AC發電機1的內側到外側在軸向方向逐漸偏移。
空氣流通道在其徑向外側位置被定向為軸向外側。空氣流通道以從徑向外側沿著徑向方向線性地吸入空氣流的方式開口，並沿徑向方向延伸。形成這種空氣流通道的機架6的壁面也形成了斜面6c，所述斜面傾斜以便從徑向外側到徑向內側逐漸靠近整流器7的板狀部分。斜面6c和整流器7的板狀部分之間形成空氣流通道，所述空氣流通道軸向方向的寬度從徑向外側到徑向內側逐漸減小。
整流裝置7b的一部分布置在整流器7板狀部分的徑向內側部分。整流裝置7b將它們的底面7b2作為板狀部分表面的一部分暴露出來。整流裝置7b以其底面7b2面對機架6的壁面的方式排列。斜面6c傾斜以便形成朝向位於整流器7的板狀部分上的整流裝置7b的空氣流。斜面6c傾斜，因而，空氣流朝向布置和位於整流器7板狀部分的整流裝置7b的底面。斜面6c如此形成，因而空氣流的速度在整流裝置7b的底面7b2處達到其最大值。
如圖2中的箭頭所示，後機架6上的斜面6c引導冷風C朝著整流裝置7b流過保護蓋8上的開口8a，以便吹到整流裝置7b的底面7b2，有效地冷卻整流裝置7b。特別在第一個實施例，整流裝置7b布置在斜面6c延長線與支架肋片7a的交點處的徑向外側。因而，整流裝置7b能通過直接接觸冷風C被冷卻，所述冷風通過整流裝置7b的底面7b2上的斜面6c引導，以便得到有效地冷卻整流裝置7b的效果而不需要改善冷卻風扇的性能。
此外，為了有效地使冷風C接觸整流裝置7b的底面7b2，後機架6和支架肋片7a之間的距離17不能設置太窄，因為冷卻整流裝置7b的性能通過後機架6上的斜面6c的作用改善。因此，被引導進入距離17處的泥漿水能被很好地排出。從而，斜面7c以如下方式傾斜斜面7c和支架肋片7a之間的距離17從始端6c1到終端6c2逐漸增大，因此，泥漿水幾乎不停留其中，支架肋片7a(特別在整流裝置7b被壓力裝配其中的部位)因鹽水而被腐蝕的狀態能被限制。
(第二實施例)如圖3所示，根據第二實施例的AC發電機1是具有斜面6c的實例，所述斜面6c的始端6c1位於整流裝置7b的徑向內側(圖3上側)。
根據該結構，斜面6c和整流裝置7b之間的距離17可以很寬，以便不會使泥漿水等停留其中，並限制支架肋片7a(特別在整流裝置7b被壓力裝配其中的部位)因鹽水等而被腐蝕。此外，斜面6c引導冷風有效地接觸整流裝置7b的底面7b2，以便改善冷卻整流裝置7b的性能。
(第三實施例)如圖4所示，根據第三實施例的AC發電機1具有位於負電位處的支架肋片7a上的熱輻射肋條19。
如圖5所示，多個熱輻射肋條19布置在後機架6一側的支架肋片7a的表面上，以便沿著冷風的流通方向位於支架肋片7a的徑向方向。
根據該結構，支架肋片7a上的熱輻射肋條19增加了支架肋片7a的熱輻射面積，以便改善其熱輻射性能。此外，熱輻射肋條19之間形成了排出通道，用於排出被引入其中的泥漿水，以便更多地改善排出泥漿水等的性能。
此外，後機架6上的斜面6c引導冷風C接觸整流裝置7b的底面7b2，有效地冷卻整流裝置7b，與第一和第二實施例中的一樣。
根據在環境溫度為90℃、轉子3轉速為2500rpm情況下比較帶斜面6c和不帶斜面6c的AC發電機冷卻能力的試驗，圖6描述了斜面6c的效果。每個AC發電機1有6個整流裝置7b。根據該試驗，斜面6c能將整流裝置7b的溫度降低2℃-4℃多。
(第四實施例)
如圖7所示，根據第四實施例的AC發電機1與第三實施例類似，具有位於負電位處的支架肋片7a上的熱輻射肋條19，熱輻射肋條19的高度以沿著後機架6的斜面6c的方式改變。也就是，如圖7所示，熱輻射肋條19的高度從s徑向內側到s徑向外側逐漸增加，因此，熱輻射肋條19之間的間隙近似為常量。
根據該結構，支架肋片7a上的熱輻射肋條19進一步增加了支架肋片7a的熱輻射面積，因而更多地改善了熱輻射性能。此外，如圖8所示，熱輻射肋條19布置在保護蓋8的開口8a處，以便具有限制泥漿水等通過開口8a侵入保護蓋8內部空間的效果。
(第五實施例)如圖9所示，根據第五實施例的AC發電機1具有凸起的斜面6c。
第一實施例中的斜面6c是平的，然而，第五實施例中的斜面6c具有凸起的表面，所述凸起表面按如下方式形成斜面6c和支架肋片7a之間的距離17逐漸增加，如圖9所示。這種結構也有與第一實施例基本上一樣的效果，也就是，通過斜面6c引導冷風至整流裝置7，以改善冷卻整流裝置7的性能。
本發明的描述本質上僅僅是示例性的，因而，不脫離本發明要旨的變動被認為在本發明的範圍之內。這種變動並不被認為脫離了本發明的實質和範圍。
權利要求
1.一種用於車輛的AC發電機(1)包括轉子(3)，其通過傳輸到其上的轉矩旋轉；機架(5，6)，其可旋轉地支撐所述轉子(3)；冷卻風扇(10，11)，其固定在所述轉子(3)上，用於通過與所述轉子(3)整體旋轉從外部吸入冷風(A，B，C)；保護蓋(8)，其布置在所述機架(6)外側，因而，所述機架(6)和所述保護蓋(8)之間形成間隙(8a)，用於吸入冷風(C)；以及整流器(7)，其布置在所述機架(6)和所述保護蓋(8)之間，具有面對所述機架(6)的第一端面和背對所述機架(6)的第二端面，其中所述機架(6)具有面對所述整流器(7)的斜面(6c)；以及所述斜面(6c)與所述間隙(8a)處的所述整流器(7)的第一端面之間的距離在所述機架(6)的徑向方向朝著外側增加。
2.如權利要求1所述的AC發電機(1)，其特徵在於所述整流器(7)包括支架肋片(7a)和固定在所述支架肋片(7a)上的整流裝置(7b)；所述整流裝置(7b)的引線(7b1)布置在所述整流器(7)的第二端面；以及所述整流裝置(7b)的端面(7b2)暴露在所述整流器(7)的第一端面。
3.如權利要求1所述的AC發電機(1)，其特徵在於所述斜面(6c)是朝著所述整流器(7)凸起的曲面。
4.如權利要求1中任一項所述的AC發電機(1)，其特徵在於所述整流裝置(7b)布置在所述斜面(6c)的假想延長線的徑向方向外側。
5.如權利要求1中任一項所述的AC發電機(1)，其特徵在於所述整流裝置(7b)布置在所述斜面(6c)的內端(6c1)的徑向方向外側。
6.如權利要求1至5中任一項所述的AC發電機(1)，還包括若干布置在所述整流器(7)的第一端面上的熱輻射肋條(19)，每個熱輻射肋條(19)在所述冷風(C)的氣流方向延伸。
7.如權利要求6所述的AC發電機(1)，其特徵在於每個熱輻射肋條(19)的高度在徑向方向朝著外側逐漸增加，因而，每個熱輻射肋條(19)的背脊沿著所述斜面(6c)延伸。
全文摘要
AC發電機(1)具有壓力裝配到支架肋片(7a)的負極側整流裝置(7b)，以便將所述整流裝置(7b)的底面(7b2)布置在所述支架肋片(7a)的表面上。所述支架肋片(7a)以所述整流裝置(7b)的底面(7b2)面對所述AC發電機(1)的後機架(6)的方式布置。所述後機架(6)與所述底面(7b2)之間形成間隙，用於所述整流裝置(7b)的冷風(C)流過所述間隙。所述後機架(6)在其外壁面配置有斜面(6c)，用於引導從AC發電機(1)的保護蓋(8)的開口(8a)引入的所述冷風(C)到所述整流裝置(7b)。因而，通過所述斜面(6c)引入的所述冷風(C)能直接接觸所述整流裝置(7b)的底面(7b2)，以便更好地冷卻所述整流裝置(7b)。
文檔編號H02K9/04GK1677796SQ20051005955
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月29日 優先權日2004年3月29日
發明者甲村雅敏, 井畑幸一, 小池昭仁 申請人:株式會社電裝